CN101986491A - 电器设备和继电器保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电器设备和继电器保护装置，其中，该电器设备包括用电设备、电源、第一继电器、第二继电器、电阻器、电流传感器、电容器、以及处理器，其中，用电设备、电源、以及第一继电器串联形成第一回路，用电设备、电源、第二继电器、电阻器、以及电流传感器串联形成第二回路，电容器与用电设备并联；处理器用于在需要用电设备进行工作的情况下将第一继电器置为断开，将第二继电器置为导通，并读取电流传感器采集的电流值；处理器还用于在读取的电流值满足预定要求的情况下将第一继电器置为导通，将第二继电器置为断开。本发明能够有效保护主继电器，避免其被烧毁。

Description

电器设备和继电器保护装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电器设备和继电器保护装置。

背景技术

在很多电器设备中，为了控制其中用电设备(负载设备)的工作，通常设置有放电回路，其中包含主继电器，在主继电器处于导通时，用电设备才可以工作。

但是，在诸如电动汽车等电器设备中，在主继电器断开时，继电器触点两端的电压可能会达到数百伏甚至更大，如果此时主继电器导通，则会在触点闭合的瞬间产生很大的电流，烧毁继电器。

为了避免上述问题，需要在放电回路控制继电器(即主继电器)两端并联预充电回路。预充电回路用于在主继电器触点吸合前导通，使得主继电器触点两端的电压从较高的电压值降至安全电压值(例如，安全电压值通常是数十伏)，这样，在主继电器导通后就不会突然产生很大的电流，避免继电器被烧毁。

通常，采用上述的预充电回路后，进行继电器保护的过程如下：(1)导通预充电回路；(2)延时数秒；(3)将主继电器触点闭合(使主继电器导通)。但是，上述控制策略是开环控制策略，如果预充电回路出现故障，就会导致预充电过程失效，也就是说，在预充电回路故障的情况下，即使在导通预充电回路之后延迟了一段时间，一旦主继电器触点闭合，同样会导致主继电器被大电流烧毁的问题出现。

针对相关技术中不能对电器设备中的主继电器进行有效保护的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中不能对主继电器进行有效保护的问题，本发明提出一种电器设备和继电器保护装置，能够以简单的方式保护主继电器不被烧毁。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种电器设备，包括用电设备、电源以及第一继电器，所述电源用于对所述用电设备供电。

其中，根据本发明的电器设备进一步包括第二继电器、电阻器、电流传感器、电容器、以及处理器，其中，所述用电设备、所述电源、以及所述第一继电器串联形成第一回路，所述用电设备、所述电源、所述第二继电器、所述电阻器、以及所述电流传感器串联形成第二回路，所述电容器与所述用电设备并联；

所述处理器用于在需要所述用电设备进行工作的情况下将所述第一继电器置为断开，将所述第二继电器置为导通，并读取所述电流传感器采集的电流值；所述处理器还用于在读取的电流值满足预定要求的情况下将所述第一继电器置为导通，将所述第二继电器置为断开。

具体地，在读取的电流值不满足所述预定要求的情况下，所述处理器禁止将所述第一继电器置为导通。

并且，上述预定要求可以为：0＜I＜V/R，其中，I为所述电流传感器采集的电流值，V为所述第一继电器导通时的预定安全电压值，R为所述电阻器的电阻值。

优选地，在所述处理器将所述第一继电器置为断开并将所述第二继电器置为导通之后，如果读取电流值的时间达到预定时间长度且读取的电流值始终不满足所述预定要求的情况下，所述处理器将所述第二继电器置为断开，并进行告警。

可选地，所述处理器可以为单片机；所述电源可以为电池组。

本发明还提供了一种继电器保护装置，用于对作为主继电器的第一继电器进行保护，其中，用电设备、电源、以及所述第一继电器串联形成第一回路，所述电源用于对所述用电设备供电。

具体地，该继电器保护装置包括第二继电器、电阻器、电流传感器、电容器、以及处理器，其中，所述用电设备、所述电源、所述第二继电器、所述电阻器、以及所述电流传感器串联形成第二回路，所述电容器与所述用电设备并联；所述处理器用于在需要所述用电设备进行工作的情况下将所述第一继电器置为断开，将所述第二继电器置为导通，并读取所述电流传感器采集的电流值；所述处理器还用于在读取的电流值满足预定要求的情况下将所述第一继电器置为导通，将所述第二继电器置为断开。

其中，在读取的电流值不满足所述预定要求的情况下，所述处理器禁止将所述第一继电器置为导通。

另外，在所述处理器将所述第一继电器置为断开并将所述第二继电器置为导通之后，如果读取电流值的时间达到预定时间长度且读取的电流值始终不满足所述预定要求的情况下，所述处理器将所述第二继电器置为断开，并进行告警。

此外，上述预定要求为：0＜I＜V/R，其中，I为所述电流传感器采集的电流值，V为所述第一继电器导通时的预定安全电压值，R为所述电阻器的电阻值。

借助于上述技术方案，通过增加预充电回路继电器(第二继电器)，并根据对预充电回路(第二回路)上电流的判断结果确定是否使得主继电器(第一继电器)导通的过程，能够有效避免预充电回路出现问题的情况下盲目地使主继电器导通而导致主继电器被烧毁的问题，从而为主继电器提供了有效的保护，提高了电器设备的使用安全性。

附图说明

图1是根据本发明的电器设备的框图；

图2是根据本发明的电器设备的具体结构实例的框图；

图3是根据本发明的电器设备中第二继电器导通、第一继电器断开的情况下预充电回路上电流随时间变化的曲线图。

具体实施方式

针对相关技术中不能对主继电器进行有效保护的问题，本发明增加了预充电回路继电器(第二继电器)，并根据对预充电回路(第二回路)上电流的判断结果确定是否使得主继电器(第一继电器)导通的过程，能够有效避免预充电回路出现问题的情况下盲目地使主继电器导通而导致主继电器被烧毁的问题，从而为主继电器提供了有效的保护，提高了电器设备的使用安全性。

下面将详细描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种电器设备。如图1所示，根据本发明的电器设备包括用电设备1、电源2以及第一继电器3，电源2用于对用电设备1供电。根据本使用新型的实施例，提供了一种电器设备。如图1所示，根据本发明的电器设备包括用电设备1、电源2以及第一继电器3，电源2用于对用电设备1供电。具体地，电器设备进一步包括第二继电器4、电阻器5、电流传感器6、电容器C、以及处理器7，其中，用电设备1、电源2、以及第一继电器3串联形成第一回路(放电回路)，用电设备1、电源2、第二继电器4、电阻器5、以及电流传感器6串联形成第二回路(预充电回路)，电容器C与用电设备1并联；

处理器7用于在需要用电设备1进行工作的情况下将第一继电器3置为断开(使第一回路为断路)，将第二继电器4置为导通(使第二回路为通路)，并读取电流传感器6采集的电流值；处理器7还用于在读取的电流值满足预定要求(电流值小于预定值)的情况下将第一继电器3置为导通(使第一回路为通路)，将第二继电器4置为断开(使第二回路置为断路)。

而在电流传感器6读取的电流值不满足预定要求的情况下，处理器7会禁止将第一继电器3置为导通。

其中，处理器可以根据放电控制信号来判断是否需要用电设备进行工作。

具体地，上述的预定要求可以为：0＜I＜V/R，其中，I为电流传感器采集的电流值，V为第一继电器导通时的预定安全电压值，R为电阻器的电阻值。应当注意，处于简洁的目的，此处对于电流的表示忽略了预充电回路导通后第二继电器本身具有的阻抗(其本身的阻抗值较小)。

通常情况下，处理器可以为单片机，电源可以为包含多个电池单元的电池组，电流传感器则可以采用霍尔电流传感器，第一继电器可以是高压大电流继电器，第二继电器可以是高压小电流继电器(也可以称为预充继电器)，电容器C可以是高压电容。

下面将以电动汽车为例详细描述本发明的实施方案。

图2示出了有关电动汽车中电机以及相关的部件，其中，上述处理器采用单片机来实现，第二继电器可以如图2所示并联在第一继电器的触点两端，用电设备可以包括电机和电机控制器。

在进行工作时，当单片机接到表示“主继电器吸合”的放电控制信号时，在吸合主继电器前(在将第一继电器置为导通前)，吸合预充电继电器(将第二继电器置为导通)，由于存在高压电容C，相当于此时由电池通过电阻给电容充电，当电容电压升高时，主继电器触点两端电压同步下降，对应电阻两端电压下降，流过电阻的电流减小。设电源能够提供的电压为VBat，此时，电流It呈指数衰减趋势，例如，如图3所示。

假设，第一继电器触点吸合的安全电压为Vth，电阻器的阻值为R，相对于电阻器的阻值，预充继电器(第二继电器)的导通阻抗可以忽略，故当流过电阻的电流0＜It＜(Vth/R)时，说明主继电器触点两端电压已降至安全范围内，第一继电器的触点可以吸合，单片机会启动“主继电器闭合过程”，即，控制预充继电器断开，控制主继电器吸合。

如果电流It一直没有变小、或者虽然减小但是始终大于(Vth/R)，则说明高压电容C不能正常充电，而主继电器的触点两端电压始终高于触点吸合的安全电压Vth，表示回路存在异常，此时，为了保证主继电器不被烧毁，单片机禁止使主继电器导通，并且应当断开预充继电器(第二继电器)，同时报警，从而避免电阻器在大电流的长时间作用下发热进而被烧毁。

如果It始终为0，说明预充电过程不能正常工作，此时一旦闭合主继电器会使得主继电器触点两端承受电池组的高压VBat，从而导致触点被烧毁，此时单片机同样不能够启动主继电器闭合过程。

另外，如果单片机接收的放电控制信号用于表示“控制主继电器断开”时，此时单片机控制直接断开主继电器，预充继电器不需动作。

在以上描述的电器设备中，可以认为，第二继电器、电阻器、电流传感器、电容器、以及处理器构成了本发明提供的继电器保护装置，该装置可以作为一个整体，附加在上述第一回路上，达到对第一回路中的继电器进行保护的目的。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过增加预充电回路继电器(第二继电器)，并根据对预充电回路(第二回路)上电流的判断结果确定是否使得主继电器(第一继电器)导通的过程，能够有效避免预充电回路出现问题的情况下盲目地使主继电器导通而导致主继电器被烧毁的问题，从而为主继电器提供了有效的保护，提高了电器设备的使用安全性；另外，一旦长时间无法采集到满足要求的电流则断开第二继电器，能够保证电阻器不会因长时间传导大电流而发热损毁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电器设备，包括用电设备、电源以及第一继电器，所述电源用于对所述用电设备供电，其特征在于，所述电器设备进一步包括第二继电器、电阻器、电流传感器、电容器、以及处理器，其中，所述用电设备、所述电源、以及所述第一继电器串联形成第一回路，所述用电设备、所述电源、所述第二继电器、所述电阻器、以及所述电流传感器串联形成第二回路，所述电容器与所述用电设备并联；

所述处理器用于在需要所述用电设备进行工作的情况下将所述第一继电器置为断开，将所述第二继电器置为导通，并读取所述电流传感器采集的电流值；所述处理器还用于在读取的电流值满足预定要求的情况下将所述第一继电器置为导通，将所述第二继电器置为断开。

2.根据权利要求1所述的电器设备，其特征在于，在读取的电流值不满足所述预定要求的情况下，所述处理器禁止将所述第一继电器置为导通。

3.根据权利要求1所述的电器设备，其特征在于，在所述处理器将所述第一继电器置为断开并将所述第二继电器置为导通之后，如果读取电流值的时间达到预定时间长度且读取的电流值始终不满足所述预定要求的情况下，所述处理器将所述第二继电器置为断开，并进行告警。

4.根据权利要求1所述的电器设备，其特征在于，所述预定要求为：

0＜I＜V/R，其中，I为所述电流传感器采集的电流值，V为所述第一继电器导通时的预定安全电压值，R为所述电阻器的电阻值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电器设备，其特征在于，所述处理器为单片机。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电器设备，其特征在于，所述电源为电池组。

7.一种继电器保护装置，用于对作为主继电器的第一继电器进行保护，其中，用电设备、电源、以及所述第一继电器串联形成第一回路，所述电源用于对所述用电设备供电，其特征在于，所述装置包括第二继电器、电阻器、电流传感器、电容器、以及处理器，其中，所述用电设备、所述电源、所述第二继电器、所述电阻器、以及所述电流传感器串联形成第二回路，所述电容器与所述用电设备并联；

所述处理器用于在需要所述用电设备进行工作的情况下将所述第一继电器置为断开，将所述第二继电器置为导通，并读取所述电流传感器采集的电流值；所述处理器还用于在读取的电流值满足预定要求的情况下将所述第一继电器置为导通，将所述第二继电器置为断开。

8.根据权利要求7所述的继电器保护装置，其特征在于，在读取的电流值不满足所述预定要求的情况下，所述处理器禁止将所述第一继电器置为导通。

9.根据权利要求7所述的继电器保护装置，其特征在于，在所述处理器将所述第一继电器置为断开并将所述第二继电器置为导通之后，如果读取电流值的时间达到预定时间长度且读取的电流值始终不满足所述预定要求的情况下，所述处理器将所述第二继电器置为断开，并进行告警。

10.根据权利要求7所述的继电器保护装置，其特征在于，所述预定要求为：

0＜I＜V/R，其中，I为所述电流传感器采集的电流值，V为所述第一继电器导通时的预定安全电压值，R为所述电阻器的电阻值。

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